一种用于移栽穴盘钵苗的机械手的制作方法

本发明涉及一种用于移栽穴盘钵苗的机械手。

背景技术：

早在20世纪70年代， 蔬菜、花卉等作物的育苗移栽已经是一种专门化的温室生产模式，穴盘苗技术已经出现，并且显示出了极为强大的生命力。进入21世纪以来，这项技术已经被广泛用于一、二年生草木花卉的生产中，同时也在一些蔬菜作物和烟草等一些经济作物上得到了大面积的推广应用。我国目前已经初步建立了工厂化育苗技术体系，仅蔬菜商品苗产量就达到了1000多亿株以上。

目前，荷兰等设施园艺发达国家已经广泛使用移栽机进行幼苗移栽作业，如荷兰飞梭公司的PIC-O-MAT PC-21型温室穴盘苗自动移栽机、澳大利亚TRANSLATE SYSTEMS公司的XT616型茶树穴盘苗专用移栽机，但在国内移栽作业还是劳动密集型工作，主要靠手工完成。但随着城镇化进程的加速，农村的劳动力严重不足，国内的种植户特别是大型的有规模的农场对幼苗移栽的机械化、自动化的渴望越来越明显。

在申请公布号为CN101663972A的中国发明专利申请公布说明书中公开了一种穴盘苗自动移栽机，该移栽机使用时，利用机械手将高密度穴盘中的穴盘秒移栽至低密度穴盘中，将机械手准确定位进行抓秒，然后机械手平移至于穴盘上方放苗。机械手具有四个配合使用的机械指，利用四个机械指的开合动作实现取苗、投苗操作。但是，这种机械手通常是移动至穴盘苗的正上方下降来抓取穴盘苗，当穴盘苗较长时，抓取、投放均较为不便，影响穴盘苗的转动移栽效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于移栽穴盘钵苗的机械手，以解决现有技术中机械手必须移动至穴盘苗正上方下降抓取较长的穴盘苗时操作不方便的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的用于移栽穴盘钵苗的机械手的技术方案是：一种用于移栽穴盘钵苗的机械手，包括支架，所述支架上沿前后方向活动装配有水平支撑轴，水平支撑轴上同轴的转动装配有机械手主架，机械手主架的朝向穴盘的前部设有用于夹取钵苗的两个夹苗针，夹苗针的下部为夹持部，所述支架上还设有用于驱使机械手主架绕水平支撑轴进行正向、反向转动的主架转动驱动机构；

在水平支撑轴带着机械手主架及夹苗针向前靠近穴盘移动时，主架转动驱动机构驱使机械手主架正向转动，以使得机械手主架的前部带着夹苗针的夹持部向上偏转；

在水平支撑轴带着机械手主架及夹苗针向后远离穴盘移动时，主架转动驱动机构驱使机械手主架反向转动，以使得机械手主架的前部带着夹苗针的夹持部向下偏转。

所述主架转动驱动机构包括所述支架上设有的沿上下方向延伸的驱动导轨，所述机械手主架的位于水平支撑轴后侧设有与所述驱动导轨导向配合的尾端滑轴，尾端滑轴与驱动导轨导向配合以在尾端滑轴跟随机械手主架前后移动时在驱动导轨的引导作用下通过尾端滑轴带动机械手主架绕水平支撑轴进行正向、反向转动。

所述驱动导轨为所述支架上设有的与所述尾端滑轴对应配合的机械手滑槽。

所述水平支撑轴由设置在所述支架上的主动摆臂驱动，水平支撑轴的活动轨迹为圆弧形轨迹。

所述机械手主架或夹苗针与所述支架之间设有向机械手主架施加迫使机械手主架进行正向转动的作用力的第一弹性件。

所述两个夹苗针活动装配在所述机械手主架上，所述机械手主架上设有用于驱动两夹苗针活动以实现两夹持部相向、相背运动的夹苗针活动驱动机构；

夹苗针活动驱动机构在主架转动驱动机构驱使机械手主架正向转动时驱动两夹苗针活动以实现两夹持部相向运动；

夹苗针活动驱动机构在主架转动驱动机构驱使机械手主架反向转动时驱动两夹苗针活动以实现两夹持部相背运动。

所述夹苗针活动驱动机构包括向两夹苗针施加实现两夹持部相向或相背运动的弹性作用力的第二弹性件，夹苗针活动驱动机构还包括所述机械手主架上设有的跟随机械手主架绕水平支撑轴进行正向、反向转动的顶推盘，顶推盘对应每个夹苗针分别设有与对应夹苗针顶推配合且朝着顶推方向逐渐升高的顶推过渡面，顶推过渡面向夹苗针施加的顶推作用力与所述第二弹性件所施加的弹性作用力方向相反。

所述顶推盘的朝向两夹苗针的相应侧面为顶推侧面，顶推侧面上凸设有顶推凸台，顶推凸台的沿水平支撑轴圆周方向延伸的两末端中的至少一端具有所述的顶推过渡面。

所述两夹苗针分别通过一个首端转轴转动装配在机械手主架前端，两首端转轴的转动中心轴线并行布置，两夹苗针在绕相应首端转轴转动过程中实现两夹持部的相向、相背运动。

所述两夹苗针上分别设有一个用于与所述顶推盘顶推配合的顶推杆，顶推杆的顶推端为球头结构。

本发明的有益效果是：本发明所提供的用于移栽穴盘钵苗的机械手中，安装有夹苗针的机械手主架同轴的转动装配在水平支撑轴上，在水平支撑轴沿前后方向活动时将带着机械手主架连同夹苗针一同前后活动，同时，由主架转动驱动机构驱动机械手主架带着夹苗针绕水平支撑轴转动，具体是在水平支撑轴带着机械手主架及夹苗针向前靠近穴盘移动时主架转动驱动机构驱使机械手主架正向转动以使得机械手主架的前部带着夹苗针的夹持部向上偏转，在水平支撑轴带着机械手主架及夹苗针向后远离穴盘移动时主架转动驱动机构驱使机械手主架反向转动以使得机械手主架的前部带着夹苗针的夹持部向下偏转。也就是说，在夹苗针由机械手主架驱动向前移动以准备夹取钵苗时，由主架转动驱动机构驱动夹苗针的夹持部向上偏转，夹苗针下部的夹持部相比于夹苗针上部更靠近钵苗，夹苗针以倾斜的方式可以更方便的夹持钵苗，不会受到钵苗长度的影响，可有效提高移栽效率。

进一步地，主架转动驱动机构包括支架上设有的驱动导轨，机械手主架上设有尾端滑轴，在水平支撑轴带着及机械手主架在前后方向上移动时，尾端滑轴与驱动导轨导向配合，驱动导轨通过尾端滑轴驱动机械手主架绕水平支撑轴进行正向、反向转动，结构简单，安装使用较为方便，运动精度容易保证。

进一步地，驱动导轨为机械手滑槽，方便尾端滑轴对应配合，方便在主架上加工。

进一步地，水平支撑轴由主动摆臂驱动，其活动轨迹为圆弧形轨迹，更方便的实现在驱动导轨的作用下实现机械手主架绕水平支撑轴的转动。

进一步地，机械手主架或夹苗针与所述支架之间设有向机械手主架施加迫使机械手主架进行正向转动的作用力的第一弹性件，方便机械手主架的正向转动，不容易出现卡滞。

进一步地，两夹苗针活动装配在机械手主架上，并且，在机械手主架上设有夹苗针活动驱动机构驱动夹苗针活动以实现两夹持部相向、相背运动，并且，夹苗针活动驱动机构在主架转动驱动机构驱使机械手主架正向转动时驱动两夹苗针活动以实现两夹持部相向运动；夹苗针活动驱动机构在主架转动驱动机构驱使机械手主架反向转动时驱动两夹苗针活动以实现两夹持部相背运动，可以更好的将两夹持部的相向、相背运动衣夹苗针的向上偏转、向下偏转的运动对应起来，方便对钵苗进行夹取、投放。

进一步地，夹苗针活动驱动机构包括第二弹性件及顶推盘，顶推盘的顶推过渡面向两夹苗针施加的顶推作用力与第二弹性件向两夹苗针施加的弹性作用力方向相反，在顶推盘跟随机械手主架转动过程中，可通过顶推过渡面的高度变化实现两夹持部的相向、相背运动，并且，由于顶推盘设置在机械手主架上并跟随机械手主架，并且，由于顶推盘设置在机械手主架上并跟随机械手主架绕水平支撑轴转动，方便实现两夹持部的相向、相背运动与两夹持部的向上偏转、向下偏转相对应，结构精巧，方便组装。

进一步地，两夹苗针通过首端转轴转动装配在机械手主架前端，通过控制两夹苗针的转动实现两夹持部的相向、相背运动，占用个空间小，便于小型化设计。

进一步地，夹苗针上设置顶推杆，且顶推杆上设置球头结构，以方便在顶推侧面与顶推凸台之间进行过渡。

附图说明

图1为本发明所提供的用于移栽穴盘钵苗的机械手的一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示机械手的主视图；

图3为图1中机械手主架的结构示意图；

图4为图1中设有机械手滑槽的导向件的结构示意图；

图5为图1中顶推盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明所提供的用于移栽穴盘钵苗的机械手的具体实施例，如图1至图5所示，该实施例中的机械手包括支架3，支架3上沿前后方向活动装配有水平支撑轴8，从附图中来看，水平支撑轴8沿左右方向延伸，水平支撑轴8由设置在支架上的主动摆臂6驱动，主动摆臂6由电机2、减速机1驱动摆动，电机2级减速机1设置在支架3上，在主动摆臂6的驱动下水平支撑轴8的活动轨迹为圆弧形轨迹。

在水平支撑轴8上同轴的转动装配有机械手主架5，机械手主架5可跟随水平支撑轴8在主动摆臂6的驱动下移动。机械手主架5的前端设有两个夹苗针7，两夹苗针7为左夹苗针和右夹苗针，每个夹苗针的下部为夹持部71，每个夹苗针7均通过夹苗针安装架9可转动的装配在机械手主架5上，当两夹苗针7转动时可实现两夹持部71的相向、相背运动，以方便夹取、投放钵苗。

在支架3上设有用于驱动机械手主架5绕水平支撑轴进行正向、反向转动的主架转动驱动机构，此处的主架转动驱动机构是指可驱动机械手主架绕水平支撑轴进行转动的机构，本实施例中，对应两夹苗针的夹取、投放钵苗的动作，在水平支撑轴8带着机械手主架5及夹苗针7向前靠近穴盘移动时，主架转动驱动机构将驱使机械手主架5正向转动，以使得机械手主架5的前部带着夹苗针7的夹持部71向上偏转；在水平支撑轴8带着机械手主架5及夹苗针7向后远离穴盘移动时，主架转动驱动机构驱使机械手主架5反向转动，以使得机械手主架5的前部带着夹苗针7的夹持部71向下偏转。

本实施例中，主架转动驱动机构具体包括支架上设有的沿上下方向延伸的驱动导轨，此处的驱动导轨为导向件4上设有沿上下方向延伸的机械手滑槽41，导向件4则通过定位轴定位安装在支架3上，在机械手主架5的位于水平支撑轴后侧的尾端设有与机械手滑槽导向配合的尾端滑轴51，尾端滑轴51在与机械手滑槽41导向配合以在尾端滑轴51跟随机械手主架5前后移动时在机械手滑槽41的引导作用下通过尾端滑轴51带动机械手主架5绕水平支撑轴8进行正向、反向转动。

并且，在两夹苗针7与导向件4之间设有通过夹苗针向机械手主架施加迫使机械手主架进行正向转动的作用力的第一弹性件，第一弹性件具体为两个第一拉簧（图中未显示），每个第一拉簧的一端与导向件4上的第一挂孔14连接、另一端则与对应夹苗针安装架9上设有的第二挂孔16连接。

另外，在本实施例中，每个夹苗针7均通过夹苗针安装架9、首端转轴转动装配在机械手主架的前端，在机械手主架5的前端设有转动装配首端转轴的装配套52，首端转轴为L型结构，其具有与转动穿装在装配套中的转动臂13和与夹苗针安装架9固定装配的支撑臂12，各首端转轴的转动臂13的转动中心轴线即为相应首端转轴的转动中心轴线，两首端转轴的转动中心轴线并行布置，两夹苗针7及夹苗针安装架9在绕相应首端转轴转动过程中实现两夹持部71的相向、相背运动。

具体来说，在机械手主架5上设有用于驱动两夹苗针活动以实现两夹持部相向、相背运动的夹苗针活动驱动机构，此处的夹苗针活动驱动机构是指可驱动两夹苗针进行活动通过控制两夹持部的动作而实现夹取、投放钵苗动作的机构，而且，对应两夹苗针的夹取、投放钵苗的实际工作，夹苗针活动驱动机构在主架转动驱动机构驱使机械手主架5正向转动时驱动两夹苗针7活动以实现两夹持部71相向运动；夹苗针活动驱动机构在主架转动驱动机构驱使机械手主架5反向转动时驱动两夹苗针7活动以实现两夹持部71相背运动。

本实施例中，夹苗针活动驱动机构包括向两夹苗针施加实现两夹持部相背运动的弹性作用力的第二弹性件，第二弹性件具体为第二拉簧（图中未显示），第二拉簧的一端与一个夹苗针安装架上的第三挂孔15连接、另一端则与另一个夹苗针安装架上的第四挂孔17连接。对于每个夹苗针来讲，由于与第二拉簧连接的挂孔和夹苗针上的夹持部71分置于首端转轴的转动中心轴线的两侧，这样一来，第二拉簧可以向两夹苗针7施加驱使两夹持部71相背运动的弹性作用力。

上述夹苗针活动驱动机构还包括机械手主架5上设有的跟随机械手主架绕水平支撑轴进行正向、反向转动的顶推盘10，顶推盘10与机械手主架5固定装配在一起，且顶推盘10与水平支撑轴8同轴转动装配。本实施例中的顶推盘10位于两夹苗针7之间，顶推盘10的朝向两夹苗针的两侧面为顶推侧面103，每侧顶推侧面103分别设有圆弧形的顶推凸台101，每个顶推侧面103上的顶推凸台101的沿水平支撑轴圆周方向延伸的两末端分别具有与对应侧夹苗针7顶推配合且朝着顶推方向逐渐升高的顶推过渡面102，该顶推过渡面向夹苗针施加的顶推作用力与第二拉簧所施加的弹性作用力方向相反。

具体来说，每个夹苗针7均固定装配在相应的夹苗针安装架9上，每个夹苗针安装架9上均设有顶推杆11，顶推杆11沿左右方向延伸，顶推杆11的朝向顶推盘的顶推端为球头结构111，顶推杆11具体可采用圆头的紧定螺钉，在紧定螺钉的朝向顶推盘的端部设置顶推球头。

本实施例所提供的机械手在移栽钵苗时，由电机2、减速机1驱动主动摆臂6向下摆动，驱动水平支撑轴8和机械手主架5向前靠近穴盘移动，同时，在机械手滑槽41的引导作用下，通过尾端滑轴14驱动机械手主架5正向转动，从图1中来看为顺时针转动，此时，机械手主架5的前端将带着夹苗针安装架9和夹苗针7向上摆动，此时，夹苗针7上的夹持部71将向上偏转而突出于整个夹苗针，从而在机械手主架带着夹苗针朝向穴盘移动时，方便夹苗针的夹持部夹取钵苗。

同时，由于顶推盘10跟随机械手主架5一同绕水平支撑轴8转动，在机械手主架5正向转动时，即机械手主架5带着夹苗针7向前靠近穴盘移动时，设置在夹苗针安装架9上的顶推杆11的顶推端111将由顶推侧面103经过顶推过渡面102移动至顶推凸台101上，在从顶推过渡面经过时，顶推杆被顶推过渡面向外顶推，顶推杆带着夹苗针转动，两夹持部71将相向运动以夹取钵苗。

也就是说，在夹苗针向前朝向穴盘移动且夹持部向上偏转时，控制两夹持部相向运动以夹取钵苗。

当夹取钵苗后，由主动摆臂驱动水平支撑轴8和机械手主架5向后远离穴盘移动，同时，在机械手滑槽41的引导作用下，通过尾端滑轴14驱动机械手主架5反向转动，从图1中来看为逆时针转动，此时，机械手主架5的前端将带着夹苗针安装架9和夹苗针7向下摆动，此时，夹苗针7上的夹持部71将向下偏转直至竖直。

同时，由于顶推盘10跟随机械手主架5一同绕水平支撑轴8转动，在机械手主架5反向转动时，即机械手主架5带着夹苗针7向后远离穴盘移动时，设置在夹苗针安装架9上的顶推杆11的顶推端111将由顶推凸台101经过顶推过渡面102移动至顶推侧面103上，在从顶推过渡面经过时，在第二拉簧的作用下，顶推杆将被第二拉簧向内拉，两夹苗针的上部相互靠拢，顶推杆带着夹苗针转动，两夹持部71将相背运动以投放钵苗。

也就是说，在夹苗针向后远离穴盘移动且夹持部向下偏转时，控制两夹持部相背运动以投放钵苗。

由主动摆臂带着水平支撑轴往复活动即可实现机械手稳定的取投钵苗的工作。本实施例所提供的机械手利用两夹苗针的上下倾斜动作与转动动作相配合，可实现全自动穴盘苗的取投动作，夹取过程持续稳定，不易散落损坏，省却了人工操作成本，缩短了作业时间，提高了作业效率和质量。

本实施例中，主架转动驱动机构包括驱动导轨，驱动导轨的引导线路可根据设计情况设计，只要保证在水平支撑轴带着机械手主架及夹苗针向前靠近穴盘移动时主架转动驱动机构驱使机械手主架正向转动、在水平支撑轴带着机械手主架及夹苗针向后远离穴盘移动时主架转动驱动机构驱使机械手主架反向转动即可。本实施例中，驱动导轨采用机械手滑槽，在其他实施例中，驱动导轨也可以采用预设好导向轨迹的驱动导杆，尾端滑轴可通过滑块结构与驱动导杆导向移动装配。实际上，主架转动驱动机构也可采用伺服电机配合齿轮机构控制机械手主架的正向、反向的转动。

本实施例中，水平支撑轴由主动摆臂驱动，水平支撑轴的活动轨迹为圆弧形轨迹，这样不仅方便控制机械手主架正向、反向转动时夹苗部向上、向下偏转，同时，也方便从高位取苗、从低位放苗。在其他实施例中，水平支撑轴的活动轨迹也可为直线轨迹，该直线轨迹可为倾斜直线轨迹或者为水平直线轨迹，只要保证在夹苗针向前靠近穴盘移动时机械手主架可带着夹苗针转动而使得夹苗针下部的夹持部向上偏转即可。

本实施例中，在两夹苗针与设置在支架上的导向件之间设有作为第一弹性件的第一拉簧，实际上，第一弹性件也可以为压簧，只要注意弹性件的设计安装位置即可。当然，在其他实施例中，也可以直接将第一弹性件设置在机械手主架和支架之间，只要使第一弹性件向机械手主架施加迫使机械手主架进行正向转动的作用力即可。

本实施例中，两夹苗针转动装配在机械手主架的前端，通过夹苗针的转动实现两夹持部的相向、相背运动，在其他实施例中，也可使两夹苗针沿水平方向以平动的方式装配在机械手主架上，随着两夹苗针水平的相向、相背运动而实现两夹持部的相向、相背运动，只是需要根据夹苗针的实际运动情况来设计制作相应的顶推盘及第二拉簧的结构。

本实施例中，顶推盘仅设置有一个且布置在两夹苗针之间，这样，第二弹性件采用拉簧与顶推盘配合而实现两夹苗针的转动。在其他实施例中，当顶推盘布置有两个且分置于两夹苗针的外侧时，布置在两夹苗针之间的第二弹性件则可采用压簧结构。对应的，第二弹性件根据安装位置的不同可向两夹苗针施加迫使两夹持部相向或相背运动的作用力，对应的，顶推盘则可通过相应的传动机构向夹苗针施加迫使两夹持部相背或相向运动的作用力。

本实施例中，顶推盘上的顶推过渡面设置在顶推凸台和顶推侧面的过渡端部位置处，在其他实施例中，也可在顶推侧面上设置弧形凹槽，在弧形凹槽的端部位置处设置相应的顶推过渡面，只要该顶推过渡面在顶推方向上逐渐升高即可。本实施例中，在顶推凸台的两端分别设有顶推过渡面，这样方便安装。在其他实施例中，也可以进在顶推凸台的一端设置相应的顶推过渡面。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。